一种改进的非球面同轴朗奇检测法

提出一种非球镜面形的同轴朗奇检测法,该方法使用一个半透半反镜,将点光源等效地置于非球面镜顶点的曲率中心附近,利用透射液晶显示(LCD)屏生成正弦条纹,并将其作为相移装置.在测量过程中,从点光源发出的光经过半透半反镜和待测镜面反射后,再透过半透半反镜和正弦条纹,形成的变形条纹由探测器接收.基于朗奇检测的几何原理分析采集到的条纹图,得到待测镜面偏离理想面形的偏差梯度,对其积分获得镜面偏差,从而重建待测非球面镜的面形.与传统的同轴朗奇法相比,所提方法可以避免由于光两次经过正弦条纹而引入的检测误差.此外,该方法具有较好的抗噪声能力.计算机模拟验证了所提方法的可行性.     

长程面形仪稳定系统的设计

分析了温度梯度、空气扰动、振动以及漂移误差对长程面形仪测量精度的影响,设计了一种以双层铝合金材料为主体带夹层内水循环的封闭性防护罩结构的长程面形仪稳定系统。通过封闭性的结构设计,以及夹层内增加焊点的方式,减小了空气扰动的影响;通过导热性较好的铝合金材料和内循环水系统,提高了温度的稳定性;通过在内壁粘贴石墨导热膜,有效地避免了局部温升过大,提高温度分布的均匀性。运用ANSYS软件对稳定系统结构强度进行了校核,优化了焊点分布方案,进一步提高了结构刚度。实际测试结果表明:温度的稳定性由0.234K提高到0.186K,稳定性提高了20.5%;温度的均匀性由0.294K提高到0.232K,均匀性提高了21.1%,完全达到了应用要求;对K-B镜样品的实际测试表明,配有稳定系统的长程面形仪测量装置面形测量精度更高,噪声更小;自准直仪的性能测试表明,安装稳定系统后自准直仪的噪声得到了高效抑制,检测性能大幅提高。      

三维面形测量中激光散斑的影响

以三维面形测量中的三角法为例，研究了激光散斑对测量精度的影响。从统计光学的理论出发，分析了静态和动态测量中的误差来源。指出了静态测量结果仅体现了测量系统本身的稳定性，只有动态测量的精度才具有实际意义。     

轴承滚珠面型误差激光干涉测量系统的研究

在以激光干涉方法进行轴承滚珠面型误差测量时,为避免特制参考标准球面镜自身球度误差对测量结果的影响,提出了一种以平面镜代替球面镜的泰曼-格林轴承滚珠面形误差干涉测量方法,并设计了相应的测量系统。该方法基于相移干涉原理,通过计算机控制压电晶体使参考平面镜获得固定步数的位移,以获得多幅干涉图像,使用电荷耦合图像传感器(CCD)对得到的干涉图像进行采集,系统对获取图像进行相位提取解包裹运算以得到球面的面型误差。对于测量中由轴承滚珠定位精度而引起的离焦、倾焦调整误差,采用泽尼克多项式波面拟合的方法来消除其对测量结果的影响。实验表明,该系统的测量结果与ZYGO干涉仪所得到的结果相比较,峰峰值相差0.001 6λ,均方根误差相差0.004λ,能够有效地对轴承滚珠面型进行检测,且测量结果具有较高的可靠性。此外,该方法还可进一步推广应用于其他需要进行圆球度测量的领域,具有广泛应用前景。     

一种新的Mems变形反射镜主要性能参数测试

通过对37单元Mems变形镜面形的测量得到了变形镜的电压-位移静态曲线。通过对自适应光学微变形反射镜理论研究推导和实验测试,导出了变形反射镜光学影响函数的矩阵并由此得到电压控制矩阵,从而利用控制电压校正了变形镜的初始面形,为系统波前畸变校正提供了与理论相一致的实验依据。对变形镜校正能力进行了测评,为今后全面优化设计微变形反射镜及其更完美的适应自适应光学系统的需要提供了实验数据与理论支持。     

非球面零位补偿检测中非线性误差的影响及去除

非球面零位补偿检测中会引入非线性误差,利用光线追迹的方法获得了干涉测量坐标系和非球面镜面坐标系之间的非线性关系。对某有效通光口径为860mm的体育场形离轴非球面反射镜的零位补偿检测,利用光线追迹结果进行坐标反变换的数据处理方法,对上述非球镜面面形数据进行了镜面矢高分布数据的非线性校正;通过分析对比非线性校正前后的数据,对计算机辅助装调过程的影响,证明经过非线性校正后的镜面面形矢高数据可以加速计算机辅助装调过程收敛。     

用孔径拼接法测量圆柱物面形

用孔径拼接法测量大物体面形已获得成功，但在直角坐标下对圆柱物面形的测量还存在着困难．本文推导了圆柱坐标下的孔径拼接公式，并利用新的拼接公式模拟测量了一圆柱体面形．     

希尔波特变换法解调干涉条纹的相位

叙述了希尔波特变换法解调相位的原理，提出了仅从一幅光载频干涉条纹获取物体表面的全部相位信息，再由最小二乘法原理，迭代出信息的相位，并讨论了条纹相位的算法，误差分析和测量面形的模拟应用．     

基于无衍射光的三自由度误差测量方法

【目的】采用轴锥镜产生无衍射光作为光源,提出了一种基于无衍射光的3自由度误差测量方法。【方法】测量部分由1面反射镜和2面分光镜组成,并固定于可以在3个自由度上转动的工作台上。工作台转动产生的3种角度偏差(偏摆角、俯仰角和滚转角)将造成2个不同位置处CCD接收到的光斑中心位置发生变化。【结果】通过理论分析得出了3种角度误差对应的变化量,并给出了模拟和实验结果。【结论】实验结果和模拟得到的理论值相一致,表明该方法能准确测量3自由度误差。
     

测量工件三维曲面的工业视觉测量系统

基于近场摄影测量技术提出一种测量工件三维面形的工业视觉系统．介绍了系统测量原理、系统构成和定标、工件三维面形测量实验及实验结果,详细讨论了影响测量精度的各种因素．这种方法尤其适合于大尺寸工件复杂面形的检测     

测量工件三维曲面的工业视觉测量系统

基于近场摄影测量技术提出一种测量工件三维面形的工业视觉系统。介绍了系统测量原理,系统构成和定标,工件三维面形测量实验及实验结果,详细讨论了影响测量精度的各种因素,这种方法尤其合适于大尺寸工件复杂面形的检测。     

杨氏模量测定的尺镜组装置研究与设计

为了提高杨氏模量测定精确度,从试验误差角度分析,得出因尺镜组调节不当引起误差,从而降低了杨氏模量测量的准确度;从测量不确定度和有效数字处理角度分析,得出杨氏模量的测量精度被尺镜组所制约.因此,对测量方法和尺镜组装置进行了改进,将标尺设计为最小分度值为0.02 mm移动铅直标尺,望远镜设计为准直望远镜,光杠杆镜面到标尺距离为1.236 2 m以上.通过试验,得出测量结果总不确定度由0.07×1011 N*m-2下降为0.025×1011 N*m-2,使测量结果的有效位数增加一位,减小了人为调偏标尺和望远镜的误差.     

重力作用下大口径薄型光学元件面形的优化方法

高功率固体激光装置的频率转换系统中,大口径薄型KDP晶体附加面形的产生,直接影响了高功率激光的频率转换效率和光束质量.针对非垂直放置状态下的大口径平面光学元件,提出了一种用于改变并优化光学元件因重力作用产生附加面形的"杠杆式"夹持方法,并据此设计了适用于大口径超薄Ⅰ/Ⅱ类KDP晶体的夹持系统.利用ANSYS分析软件,建立了相应的有限元分析模型,仿真计算了晶体在夹持前后的附加面形变化,讨论了支撑条长度及加工误差对晶体面形优化效果的影响.研究结果表明:提出的"杠杆式"夹持方法在加工无误差时,对晶体附加面形的优化率达到了90%以上;在支撑条存在加工误差时,对晶体附加面形的优化率也达到了74%以上.     

弹流润滑膜高压流变性能影响因素的综合分析

作为测量润滑油高压流变性参数和手段，双圆盘试验的测量结果与得自高压流变仪的测量结果这间存在很大的误差，以高压流变仪测量结果为依据。对伴随双圆盘试验方法的各种影响因素做了定量的综合分析。分析结果较好地模拟了两类测量结果间的误差，从而使他们之间的内在联系获得了定量的解释和描述。     

机床导轨滚转角测量误差分析

为研究激光外差干涉法滚转角测量中反射器入射角误差对测量灵敏度的影响,利用琼斯矩阵,建立了一种新的测量光路数学模型。新模型在原有模型的基础上考虑了高反镜入射角误差的影响,基于多层介质膜作用机理,量化了高反镜入射角误差引起的反射光变化,进而推导出高反镜入射角误差对滚转角测量灵敏度的影响。结果表明:测量系统的放大倍数随高反镜入射角不同而变化,并在入射角为36°时取得理论最大值720倍,达到高反镜正常角度入射时放大倍数的6倍;实验验证当高反镜入射角为38°时,系统放大倍数达到346倍,若采用分辨率为0.01°的相位计,滚转角的测量分辨率可达0.1″。实验结果验证了理论分析的正确性,并且提供了一种通过改变高反镜入射角来提高滚转角测量灵敏度的思路。     

视觉测量中基于距离相对约束的优化算法

提出了一种新的基于距离相对约束的优化算法,该算法通过附加视场边缘距离约束条件较好地实现了对透镜畸变的纠正,提高了空间面形测量的精度.利用视场边缘相对控制点间空间距离固定以及像点坐标值残余误差平方和最小构建新的目标函数,并计算相应的法方程,经过数次迭代后可获得测量系统的方位参数和测量点的空间坐标,完成空间物体3D面形测量.对距离控制场的测量实验证明,该算法特别适用于大尺寸面形的测量,在3 m×4 m×1 m的测量视场内,根据该算法建立的视觉测量系统其最大测量偏差小于0.5mm,可满足大尺寸面形的测量要求.     

实时混合模拟误差的理论分析及试验验证

为研究实时混合模拟中幅值比率误差和时滞对试验结果的影响,选用弹簧作为试验子结构进行研究,观测和分析了测量位移与计算位移之间的微小误差.假定在试验过程中幅值比率误差和时滞处处相等,采用时滞微分方程建立了实时混合模拟的数学模型,给出了微时滞下自由振动和简谐振动的近似解.结果表明,理论分析结果与试验结果较为相似,说明所提数学模型具有合理性和准确性.误差会导致作用在试验子结构上的外力失真,并影响了数值子结构的位移峰值和稳态振幅.理论分析结果与试验结果之间的微小差异主要受假设简化、测量噪声、累积误差等因素的影响.     

交流接触器运行噪声的在线测量实验

首先通过大量的交流接触器样本实验,在标准消声室中分别使用传声器、加速度传感器和声级计提取振动噪声信号;然后,采用零阶声源模型构建交流接触器的标准声辐射指数信息库,并对标准声辐射指数信息库修正;最后,通过测振法开发交流接触器运行噪声在线测量系统.测试结果表明:基于测振法在线测量系统和声级计测量结果误差为±1.5dB,重复性误差为±1dB,测量结果不受背景噪声影响.     

计算机辅助的瑞奇-康芒检验

本文介绍如何通过计算机光线追迹模拟瑞奇-康芒(Ritchey-Common)检验,找出被检平面镜面形误差与检验系统波象差之间的相互关系,建立一组影响函数。根据分别在两个不同瑞奇角下求得的影响函数和测出的系统波象差,通过最小二乘法求解一组过定线性方程,即可求得被检平面镜的面形误差。文中给出了一块直径为1m的高精度平面镜的检测实例。     

基于条纹反射测量技术的太阳能热发电聚光镜面形检测方法研究

提出了基于条纹反射测量技术的太阳聚光器面形检测方法,使用投影仪在光屏上投射黑白相间的正弦条纹,经被测镜反射后成像于相机,采用四步相移算法计算像面上和光屏上点的对应关系,然后运用迭代算法拟合被测镜方程及镜面上各个点法线方向。面形测量精度达0.2 mrad。试验验证了测量方法的正确性和可行性,研制了测量设备原理样机,并进行了相关测量试验,结果表明,测量设备达到了国际先进水平。